¿Qué son los Motores Ultrasónicos?
Un motor ultrasónico es un motor que utiliza vibraciones ultrasónicas para producir movimientos rotativos o lineales.
A diferencia de los motores eléctricos convencionales, no tienen un mecanismo por el que las piezas giratorias o móviles estén en contacto directo entre sí. El movimiento se consigue mediante la transmisión de vibraciones ultrasónicas. Como el movimiento se consigue mediante la transmisión de vibraciones, generan muy poco ruido durante su funcionamiento. Es adecuado para entornos acústicamente sensibles y equipos en los que se requiere silencio.
Además, el uso de vibraciones de alta frecuencia permite un movimiento extremadamente rápido. Esto lo hace aplicable a aplicaciones en las que se requiere un control rápido de la posición y un movimiento a alta velocidad. Sin embargo, estos motores suelen aplicarse a dispositivos pequeños.
Por lo tanto, hay que tener cuidado para garantizar que proporcionan suficiente potencia y eficiencia cuando se requieren grandes cargas o pares elevados. Para ello, debe realizarse un diseño adecuado y una evaluación de la carga.
Usos de los Motores Ultrasónicos
Los motores ultrasónicos se utilizan en una gran variedad de aplicaciones. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones:
1. Equipos Ópticos
Los motores ultrasónicos se utilizan en mecanismos automáticos de enfoque y zoom en equipos ópticos como cámaras fotográficas y de vídeo. La alta velocidad de respuesta y el funcionamiento silencioso característicos de los motores ultrasónicos se utilizan para ajustar instantáneamente la distancia focal o ampliar o reducir el tamaño del objetivo. La alta precisión y el movimiento suave de los motores ultrasónicos son importantes, ya que requieren un control sutil del sistema óptico.
2. Equipos Médicos
Se utilizan en equipos médicos como endoscopios y dispositivos de ecografía. Los motores ultrasónicos acoplados a las puntas de los endoscopios permiten un posicionamiento fino y un control de las vibraciones y ayudan a los médicos a realizar operaciones y exámenes con precisión. La naturaleza silenciosa y sin contacto de los motores ultrasónicos es especialmente importante, ya que proporciona comodidad al paciente y una gran eficacia terapéutica.
Además, su característica de no verse afectados por las fuerzas magnéticas los hace adecuados para su uso en el cuerpo principal y los periféricos de las resonancias magnéticas, que son equipos de diagnóstico médico que utilizan el magnetismo.
3. Robots
Se utilizan en robótica, como brazos robóticos y manipuladores. Los motores ultrasónicos tienen una gran precisión y tiempos de respuesta rápidos, lo que los hace ideales para el control fino del movimiento y el posicionamiento. Por eso se utilizan en una gran variedad de aplicaciones robóticas, como robots industriales y médicos.
4. Productos Electrónicos
Los motores ultrasónicos también se utilizan a menudo en productos electrónicos de consumo, como teléfonos inteligentes y tabletas. Las vibraciones se utilizan para activar funciones como la retroalimentación táctil y las alarmas por vibración.
Principio de los Motores Ultrasónicos
Los motores ultrasónicos suelen funcionar mediante el efecto piezoeléctrico. Utilizan materiales conocidos como elementos piezoeléctricos o piezoeléctricos. Los elementos piezoeléctricos se construyen generalmente a partir de cerámica o cristales piezoeléctricos.
Se aplica al elemento piezoeléctrico una tensión a la frecuencia de accionamiento. La frecuencia de accionamiento se diseña a menudo para que coincida con la frecuencia de vibración inherente del elemento. Esta tensión hace que el elemento piezoeléctrico se deforme expandiéndose y contrayéndose periódicamente.
Esta deformación produce vibraciones ultrasónicas. Las vibraciones ultrasónicas se transmiten a las piezas mecánicas del interior del motor, donde se convierten en movimiento de rotación.
Estructura de los Motores Ultrasónicos
Un típico motor ultrasónico tiene los siguientes elementos estructurales:
1. Transductor
El transductor es la pieza que genera las vibraciones ultrasónicas. Proporciona la fuerza motriz al motor generando ondas ultrasónicas. A menudo se utilizan elementos piezoeléctricos.
2. Excitador
Este componente recibe las vibraciones del transductor y amplifica y convierte la fuerza para provocar el movimiento. El excitador suele tener forma de eje giratorio o de anillo colector para el movimiento lineal. A menudo está en contacto con un elemento piezoeléctrico u otros componentes que amplifican la fuerza motriz.
3. Rotor
Es la pieza de un motor ultrasónico que provoca el movimiento giratorio. Es accionado por el excitador. A menudo se denomina eje giratorio o disco giratorio.
4. Estator
La parte opuesta al rotor que controla el movimiento rotatorio o lineal. El estator recibe las vibraciones generadas por el oscilador o el excitador y se encarga de proporcionar las fuerzas o coacciones correspondientes.